新型颜色传感器制造成本较低

OWINA –用于芯片级集成的精确微型彩色传感器。图片来源：弗劳恩霍夫ISC的K. Selsam

在FOWINA项目中，位于埃尔兰根的弗劳恩霍夫集成电路IIS研究所和位于维尔茨堡的弗劳恩霍夫硅酸盐研究所ISC开发了具有特殊微透镜配置的新型彩色传感器。传感器可以直接在芯片上实现，并且可以在最小的空间内结合多种功能。其超薄的设计使该传感器适用于广泛的应用，例如移动设备或可调节颜色的LED灯。

颜色传感器用于显示器，LED和其他技术设备中，以产生真实的颜色。它们的制造涉及使用特殊的纳米等离子体结构。这些结构过滤入射光，从而允许仅精确限定的区域的颜色光谱到达检测器表面。控制入射角的能力对彩色滤光片的正确功能至关重要。常规传感器包含宏观元素，可通过以不需要的角度遮挡光来提高滤镜的精度并避免出现不真实的颜色，但是这些添加的元素会显着增加组件的结构尺寸。

适用于相机和智能手机的超薄传感器

为克服此缺点，两个从事FOWINA项目的Fraunhofer研究所IIS和ISC正在开发一种一体化的解决方案，该解决方案在最小的空间内结合了多种功能。彩色滤光片结构，用于调节入射光的角度滤光片，用于信号处理的评估电路以及用于转换光能的光电二极管转化为电能都集成在颜色传感器芯片中。这种极其紧凑的设计使其有可能制造出新颖，超薄的色彩传感器，以用于相机，智能手机和许多其他产品。FOWINA是由Fraunhofer资助的内部项目，是其针对中小企业的内部研究计划的一部分。德国的首字母缩写代表“使用微光学光束整形元件控制纳米结构颜色传感器的角光谱”。

它们具有很高的集成度，可以将最大的功能封装在一个小的表面上，而且新颖的传感器比以前的传感器更容易制造，因此成本更低。Fraunhofer IIS负责开发包括纳米等离子体滤色片的传感器IC。后者可以使用一个和相同的CMOS工艺（即单一技术）与光电二极管和评估电路一起经济高效地制造。

Fraunhofer ISC负责制造微结构阵列，这些阵列用作传感器中的角度过滤器元件。Fraunhofer ISC的研究科学家S?nkeSteenhusen博士说：“我们使用了先进的双光子聚合技术，几乎可以创建任何类型的微结构或结构化表面。” 为了加快制造过程，Fraunhofer ISC采用了纳米压印技术（一种高度精确且经过现场验证的光刻技术）来复制微结构。该方法还允许将不同的结构组合在同一基板上。

限制入射光的角度

在FOWINA项目的过程中，Fraunhofer ISC通过使用微光学结构将入射光的角度限制在+/- 10度的公差范围内，从而实现了最佳的滤色器性能。这样可以主动调整LED的颜色。另一个优点是微透镜的非常高的表面精度，可以有针对性地将光聚焦在滤色镜上。Fraunhofer ISC用于制造阵列的材料是一种特殊的无机-有机杂化聚合物，具有高化学，热和机械稳定性，并且可以通过修改其分子结构轻松适应特定应用的需求。

两家弗劳恩霍夫研究所的合作伙伴目前正在优化颜色传感器的设计和制造流程，以扩大到工业应用，并在以后大规模生产传感器。

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